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2016年2月11日,美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)团队向全世界宣布发...

2016年2月11日,美国“激光干涉引力波天文台”LIGO团队向全世界宣布发现了引力波,这个引力波来自于距离地球13亿光年之外一个双黑洞系统的合并。已知光在真空中传播的速度为c,太阳的质量为M0,万有引力常量为G。黑洞密度极大,质量极大,半径很小,以最快速度传播的光都不能逃离它的引力,因此我们无法通过光学观测直接确定黑洞的存在。假定黑洞为一个质量分布均匀的球形天体。

1因为黑洞对其他天体具有强大的引力影响,我们可以通过其他天体的运动来推测黑洞的存在。天文学家观测到,有一质量很小的恒星独自在宇宙中做周期为T,半径为r0的匀速圆周运动。由此推测,圆周轨道的中心可能有个黑洞。利用所学知识求此黑洞的质量M;

2严格解决黑洞问题需要利用广义相对论的知识,但早在相对论提出之前就有人利用牛顿力学体系预言过黑洞的存在。我们知道,在牛顿体系中,当两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时也会具有势能,称之为引力势能,其大小为规定无穷远处势能为零。请你利用所学知识,推测质量为M′的黑洞,之所以能够成为“黑”洞,其半径R最大不能超过多少?

 

(1)(2) 【解析】 试题分析:(1)小恒星绕黑洞做匀速圆周运动,设小恒星质量为m 根据万有引力定律和牛顿第二定律 解得 (2)设质量为m的物体,从黑洞表面至无穷远处 根据能量守恒定律 解得 因为连光都不能逃离,有v = c 所以黑洞的半径最大不能超过 考点:万有引力定律和牛顿第二定律  
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考点分析:
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如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab间距离,bc间距离,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角。一个带电量的负电荷从a点移到b点克服电场力做功。求:

1匀强电场的电场强度大小和方向;

2电荷从b点移到c点,电势能的变化量;

3a、c两点间的电势差。

 

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如图所示,一个水平匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴匀速转动,角速度是4rad/s,盘面上离转轴距离0.1m处有一质量为0.1kg的小物体能随盘一起转动。求:

(1)小物体做匀速圆周运动时所受向心力的大小。

(2)若小物体与盘面间的动摩擦因数为0.64(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),要使小物体与圆盘始终保持相对静止。求转盘转动的角速度ω的最大值是多少?(g取10m/s2

 

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验证机械能守恒定律的实验中:

1)下面叙述正确的是_________

A.重物必须选择体积大的物体

B.选用点迹清晰、特别是第12点间距接近2mm的纸带

C.打点计时器应先接通电源再释放纸带

D.打点计时器应接在电压为46V的直流电源上

2)选出一条纸带如图所示,其中O点为起始点,ABC为三个计数点,打点计时器通以50Hz的交变电流,用分度值为1mm的刻度尺,测得OA=1113cmOB=1769cmOC=2590cm.在计数点AB之间、BC之间还各有一个点,已知重物的质量为1kg,根据以上数据计算,当打点针打到B点时,重物的重力势能比开始下落时减少了_______J,这时它的动能是_______J,由此得到的结论是_________.(g98m/s2,保留三位有效数)

 

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1)在研究平抛运动的实验中,下列说法正确的是

A.必须称出小球的质量

B.斜槽轨道必须是光滑的

C.斜槽轨道末端必须是水平的

D.应该使小球每次从斜槽上相同位置从静止开始滑下

 

2)如图,某同学在研究平抛物体的运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=500cm,若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的abcd所示,则小球平抛的初速度为v0=   m/sg取值为10m/s2),小球在b点的速率vb=  m/s.(结果都保留两位有效字)

 

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如图所示,传送带以速度匀速运动。将质量为m的物体无初速度放在传送带上的A端,物体被传送到B端,若物体到达B端之前已和传送带相对静止,则下列说法正确的是     

A传送带对物体做功为

B传送带克服物体的摩擦力做功

C在传送过程中,由于物体和传送带间的摩擦而产生的热量为

D电动机因传送物体多消耗的能量为

 

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